Ressource_Wasser - Lubron Wasseraufbereitung

Ressource Wasser - sowenig wie möglich - soviel wie nötig
Ein umweltfreundliches Anlagenkonzept für die Kühlanlagen eines Rechenzentrums
Christian Krumbholz
Wasser - Eine Ressource im Überfluss?
Immerhin sind 70% der Erdoberfläche
mit Wasser bedeckt, der Wasservorrat
der Erde beträgt ca. 1,4 Mrd. km3. Wasser dient als Lebensraum, ist Lebensgrundlage, dient als Transportweg, hat
klimaregulierende Eigenschaften usw.
Der Süßwasseranteil beträgt allerdings
industrielle Prozesse nur nach entsprechender Aufbereitung genutzt werden.
Sowohl die enthaltenen Verunreinigungen als auch die natürlichen Inhaltsstoffe des Wassers können zu Kalkbildung
sowie zur Ablagerung ungelöster Stoffe
führen, sie können Metallkorrosionen
und schwere mikrobiologische Probleme verursachen, welche die Funktionsweise von Anlagen stark beeinträchtiChristian Krumbholz (li.), Projektleiter, im
Bild mit Gerhard Eurich (re.), Außendienst.
Vorbildfunktion für den verantwortlichen Umgang mit Wasser ausüben.
Um die Ressource zu schonen und die
Betriebskosten möglichst niedrig zu
halten, muss das Wasser bestmöglich
ausgenutzt werden. Bei der Auslegung
der Wasseraufbereitung für die thermisch hochbelasteten Aggregate des
Rechenzentrums war außerdem zu
berücksichtigen, dass es möglich sein
muss, eine ausgefallene Anlage aus
Sicherheitsgründen sofort hundertprozentig durch eine andere zu ersetzen.
Eine Umkehrosmoseanlage ähnlich der zur Entsalzung des Kühlwassers verwendeten.
nur ca. 2,5%, wovon nur ein geringer
Teil für den Menschen überhaupt nutzbar ist.
Der regionale Vorteil, den Industrienationen durch ihre reichhaltigen Wasservorkommen haben, relativiert sich
durch prozessbedingte Qualitätsanforderungen im industriellen Einsatz wässriger Medien. So kann Wasser für
gen. Im Folgenden wird ein Beispiel für
die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Nutzung von Wasser für die Kühlanlage eines Rechenzentrums dargestellt.
Das zentrale Rechenzentrum soll nicht
nur neue Maßstäbe hinsichtlich Rechnerleistung, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit setzen, sondern auch eine
Einheit
Umlaufwasser
-SOLL-
Speisewasser
-IST -
Eindickung
-EZ-
Karbonathärte
(konditioniert)
°dH
20
14,0
1,43
Gesamthärte
°dH
60
25,8
-
Spez. elektr.
Leitfähigkeit
mS/m
220
89,0
2,47
Sulfat
g/m³
325
96,0
3,39
Chlorid
g/m³
200
25,0
8,0
Die hybriden Trockenrückkühler können dank der eingeplanten Leitungsreserve bei Kältemaschinenbetrieb bis zu
einer Umgebungstemperatur von 21°C
als reine Trockenkühler betrieben werden. Im tieferen Lufttemperaturbereich
werden sie für die energiesparende,
sog. freie Kühlung ohne Kältemaschine
benutzt. Diese Kühlanlage ist durch
ihren geringen Wasser- und Stromverbrauch sehr umweltverträglich, außerdem bildet sie keine Schwaden und
bringt keine Schadstoffe aus der Luft in
den Kühlkreislauf ein.
Von den 18 Kühltürmen mit einer Einzelleistung von 1,25 MW sind max. 12
Stück parallel in Betrieb, das entspricht
einer max. anzunehmenden Kühlleistung von 15 MW. Die Abschätzung der
maximalen Verdunstungsleistung im
Sommerbetrieb errechnet sich aus dem
Maximal-Wert des Luftzustands für den
-Betriebsstandort. Bei Luftzustand 33°C
und 41 % rel. Luftfeuchtigkeit ergibt
sich eine Feuchtkugeltemperatur (T)
von 22,5°C. Bei einem Betrieb mit 12
Kühltürmen beträgt die Verdunstungsmenge (QV) 31,65 m³/h.
- Fachartikel aus Scope 02/03 Seite 1-
Lubron Wasseraufbereitung GmbH, Kleines Wegle 4, 71691 Freiberg/N.
Tel. 07141 29861-30, Fax 07141 29861-59, eMail: [email protected]
Funktionsprinzip eines
hybriden Trockenrückkühlers
www.guentner.ch
Die durch die VDI 3803 definierten
Richtwerte für die Beschaffenheit eines
Rückkühlwerk-Umlaufwassers werden
als Soll-Bedingungen den Ist-Werten
der lokalen Rohwasserversorgung
gegenübergestellt. Die sich aus Soll-/IstQuotienten ergebenden Eindickungszahlen EZ geben Aufschluss über die
begrenzte Aufkonzentrierung der Wasserinhaltsstoffe über die VerdunstungsKühlaggregate. Mit steigendem toleriertem EZ-Wert erhöht sich die Effektivität der Ausnützung des eingesetzten
Wassers.
Die beiden in Betracht gezogenen Verfahren Enthärtung oder Umkehrosmose
resultieren aus der Betrachtung der
erreichbaren Eindickungszahl. Da bei
der Enthärtung nur Ionen ausgetauscht
werden, ändert sich der Salzgehalt des
enthärteten Wassers nur geringfügig.
Deshalb wäre mit diesem Verfahren nur
eine unwesentliche Verbesserung der
Betriebskosten zu erreichen gewesen,
und so entschieden sich Betreiber und
Planer für eine Entsalzung mittels
Umkehrosmose.
Membranverfahren wie die Umkehrosmose werden für die Industrie in
zunehmenden Maße für die Erzeugung
von entsalztem Wasser interessant, da
sie keine Chemikalien zur Regeneration
benötigen. Lediglich Elektroenergie ist
für die Drucksteigerung zur Überwindung des osmotischen Drucks erforderlich. Da heute nur noch Low-EnergyMembranen zum Einsatz kommen, ist
der Energieeinsatz aber vergleichsweise
niedrig.
Bei den zugrundegelegten, allgemeinen
Rahmendaten belaufen sich die Betriebskosten beim Enthärtungsverfahren auf
475.050,00 Euro pro Jahr bei einem Wasserverbrauch von 230.000,00 m³/a.
Bei der Entsalzung mittels Umkehrosmosetechnik betragen die Betriebskosten
284.850,00 Euro pro Jahr bei einem Wasserverbrauch von 180.000,00 m³/a.
Bilanz-Kreislauf geschlossen werden.
Aufgrund des schlüssigen Konzeptes,
das durch die Infilco-Ingenieure in
Zusammenarbeit mit einem Planungsbüro erarbeitet wurde, ist bereits ein
weiteres Rechenzentrum am selben
Standort mit ähnlichem Konzept in der
Ausführungsphase.
Da die Infilco GmbH zum Jahresende
auf Konzernbeschluss ihr operatives
Geschäft einstellen musste, arbeitet das
Planungsbüro mit der neugegründeten
Lubron Wasseraufbereitung GmbH,
Freiberg zusammen. Diese ist die deutsche Niederlassung einer alteingesessenen holländischen Wasseraufbereitungsfirma und besteht zu hundert Prozent aus ehemaligen Infilco-Mitarbeitern. Durch kundenspezifisches, sinnvolles Wassermanagement tragen sie
maßgeblich dazu bei, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Kunden zu erhöhen:
alternative Versorgungsmöglichkeiten
sichern Wasserqualität und -verfügbarkeit, Mehrfachverwendung und Recycling senken die Wasserkosten, die Produktionssicherheit wird so deutlich
erhöht und die Betriebskosten gesenkt.
Eine Enthärtungsanlage wäre in diesem Fall
nicht wirtschaftlich genug für den Betreiber
gewesen.
Die Gegenüberstellung der beiden Verfahren zeigt nicht nur ein enormes ökonomisches Einsparpotential
von ca. 200.000 Euro p.a. für
den Betreiber, sondern auch
einen deutlichen Vorteil des
Umkehrosmose-Verfahrens
hinsichtlich eines effizienten Umgangs mit der
Ressource Wasser, das Einsparpotential beträgt hier
ca. 50.000 m³ p.a.!
Nicht bewertet wurden
hierbei zusätzlich auftretende Einsparpotentiale
durch die Mehrfachnutzung des über eine Zisterne
verrohrten UmkehrosmoseKonzentrates, das z.B. für
Bewässerungszwecke
genutzt wird. Da regenarme Jahreszeiten mit kühlungsintensiven
zusammenfallen, in denen die Maximal-Auslastung der UmkehrosmoseAnlagen für ausreichend UO-Konzentrat sorgt, kann dadurch ein weiterer
- Fachartikel aus Scope 02/03 Seite 2-
Lubron Wasseraufbereitung GmbH, Kleines Wegle 4, 71691 Freiberg/N.
Tel. 07141 29861-30, Fax 07141 29861-59, eMail: [email protected]